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科學(xué)家證實(shí),用患者癌組織培育的“迷你腫瘤”,可預測抗癌藥物療效

2018-04-11 來(lái)源:奇點(diǎn)網(wǎng)  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:近年來(lái),許多科學(xué)家陸續發(fā)現,通過(guò)將不同組織來(lái)源的干細胞,放入3D培養基中,小心地調整培養刺激方案,可以制造出多種與人類(lèi)器官,如眼睛、腸、肝、腎、胰腺、前列腺、肺、胃等類(lèi)似的3D細胞團。

2018年1月3日,自然旗下的子刊Naturemethod以封面文章的形式發(fā)表社論,公布了2017年生命科學(xué)領(lǐng)域最有潛力的“年度技術(shù)”[1]。

讓人感到不可思議的是,它既不是榮膺諾貝爾化學(xué)獎的冷凍電鏡,也不是紅遍大江南北的CRISPR,而是“名不見(jiàn)經(jīng)傳”的類(lèi)器官(organoids)。
 
而就在社論發(fā)表后不久,來(lái)自英國倫敦癌癥研究所的NicolaValeri博士就在Science上發(fā)表了最新研究,給了類(lèi)器官一記完美助攻[2]。
 
Valeri博士帶領(lǐng)的研究團隊,通過(guò)對71名已經(jīng)出現轉移并且經(jīng)歷了多種治療方案的晚期結腸癌和胃食道癌患者進(jìn)行臨床實(shí)驗,首次證明,類(lèi)器官可以準確預測抗癌藥物對患者的療效。具體來(lái)說(shuō),如果一種抗癌藥物對于該患者的腫瘤類(lèi)器官無(wú)效,那么這種藥物100%對于該患者無(wú)效。反過(guò)來(lái),如果一種藥物對于該患者的腫瘤類(lèi)器官有效,那么這種藥物有近90%的可能性對于該患者是有效的。
 
對此,英國癌癥研究院首席臨床醫師CharlesSwanton教授表示:“對于醫生來(lái)說(shuō),一般很難準確快速預測化療對于單個(gè)癌癥患者的治療效果,而這種新方法甚至可以幫助我們準確預測靶向治療的效果[3]。”
 
近年來(lái),許多科學(xué)家陸續發(fā)現,通過(guò)將不同組織來(lái)源的干細胞,放入3D培養基中,小心地調整培養刺激方案,可以制造出多種與人類(lèi)器官,如眼睛、腸、肝、腎、胰腺、前列腺、肺、胃等類(lèi)似的3D細胞團。
 
這些細胞結構雖然不是真正意義上的人類(lèi)器官,但能在結構和功能上模擬真實(shí)器官,在人類(lèi)器官發(fā)育研究、疾病機制研究、藥物篩選和器官修復材料等方面均有重要作用。因此,這些微型人造器官獲得一個(gè)統一名稱(chēng):類(lèi)器官(organoids)[4]。
 
看到這里,許多讀者可能還是沒(méi)有感受到類(lèi)器官的厲害之處。
 
2010年,紐約哥倫比亞大學(xué)器官移植專(zhuān)家TakanoriTakebe培養出了肝臟類(lèi)器官。他知道許多患者因為肝臟衰竭而死,他希望利用組織工程技術(shù)解決這個(gè)難題。
 
當他將12個(gè)人類(lèi)來(lái)源的肝臟類(lèi)器官接種到小鼠腹部?jì)H2天后,這些“人造肝臟”就在小鼠體內自動(dòng)搭建了血管聯(lián)系和血液供應,同時(shí)這些細胞繼續發(fā)育成成熟肝臟細胞,能制造肝臟特異性蛋白,能代謝藥物。用藥物將小鼠自身肝臟破壞后1月內,大多數對照組動(dòng)物死亡,但接受肝臟類(lèi)器官移植的動(dòng)物卻大多存活了下來(lái)[5]。
 
相比于正常器官,腫瘤組織的類(lèi)器官則起步較晚,直到2014年,才由紀念斯隆凱特林癌癥中心領(lǐng)導的一項研究,首次建立了前列腺腫瘤的類(lèi)器官,這些前列腺腫瘤類(lèi)器官的組織結構與它們起源的轉移灶樣本高度相似。對轉移灶樣本和匹配的類(lèi)器官進(jìn)行測序顯示,每個(gè)類(lèi)器官與它們起源的患者腫瘤組織的基因表達完全一致[6]。
 
這無(wú)疑為研究人員提供了一個(gè)令人興奮的新工具來(lái)測試癌癥藥物和個(gè)體化的癌癥療法。畢竟,相比于2D細胞培養物以及動(dòng)物模型,人體來(lái)源的類(lèi)器官,由于與其來(lái)源組織的生理結構和功能保持高度一致性,且可以快速構建,這在抗癌藥物的篩選以及癌癥精準醫療上,顯然更勝一籌。當然,這還需要臨床實(shí)驗的驗證。
 
為此,Valeri博士開(kāi)始了本次實(shí)驗。在2014-2017年間,Valeri博士共招募了71位轉移性結腸癌和胃食道癌患者,提取了110份新鮮腫瘤組織并培養成類(lèi)器官,共進(jìn)行了4個(gè)前瞻性的臨床實(shí)驗,測試了55種已經(jīng)進(jìn)入臨床的或者正在進(jìn)行臨床實(shí)驗的抗癌藥物。
 
通過(guò)對這些類(lèi)器官以及相對應的患者的腫瘤組織進(jìn)行組織形態(tài)分析以及基因表達分析,Valeri博士發(fā)現,這些類(lèi)器官無(wú)論是組織形態(tài),還是基因表達模式,都與其來(lái)源腫瘤組織保持高度一致性。并且,這種一致性在使用藥物治療的過(guò)程中同樣存在。這意味著(zhù),類(lèi)器官的確與其來(lái)源腫瘤組織具有高度的相似性。
 
隨后,Valeri博士便開(kāi)始驗證,類(lèi)器官作為藥物篩選工具是否可行。
 
通過(guò)對藥物庫中55種正在進(jìn)行1-3期臨床試驗或者已經(jīng)上市的抗癌藥物,進(jìn)行3維篩選,并與患者服藥數據進(jìn)行對比,結果發(fā)現,無(wú)論是靶向藥物,還是化療藥物,類(lèi)器官都可以準確預測抗癌藥物是否對患者有效。
 
總體而言,類(lèi)器官在預測抗癌藥物的有效性上,具有100%的敏感性,93%的特異性,88%的陽(yáng)性預測值以及100%的陰性預測值。也就是說(shuō),如果一種藥物在該患者的類(lèi)器官上起作用,那么這種藥物就有88%的可能性在患者身上起作用;而如果一種藥物對該患者的類(lèi)器官無(wú)效,那么這種藥物100%對該患者無(wú)效。
 
對此,Valeri博士表示,“以前試圖預測患者對治療的反應如何,基本上是通過(guò)小鼠模型實(shí)現的。但是,盡快得到答案以便通知治療一直是挑戰。畢竟當人們使用小鼠模型時(shí),至少需要六到八個(gè)月的時(shí)間才能得出結果。而現在,有了類(lèi)器官,我們可以在幾周甚至更快的時(shí)間內獲得結果[3]。”
 
基于此實(shí)驗數據,Valeri博士還表示,“類(lèi)器官模型應該被納入臨床實(shí)驗的患者招募程序,這樣癌癥患者才有希望找到能拯救自己的藥物,才能活得更久[7]。”
 
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